JP5155651B2 - 塗布方法およびプラズマディスプレイ用背面板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマディスプレイの製造方法およびその工程に使用する塗布方法に関する。

薄型、大型テレビ向けディスプレイとして、プラズマディスプレイの市場拡大が進んでいる。大型ディスプレイの本命として、注目されているプラズマディスプレイは、前面板と背面板の間に形成された放電空間内で、放電を発生させる。この放電により、キセノンガスから波長１４７ｎｍを中心とする紫外線が発生し、この紫外線が背面板に形成された蛍光体を励起することによって表示が可能になる。赤、緑、青に発光する蛍光体を塗り分けた放電セルを駆動回路によって制御し、個別に発光させることにより、フルカラー表示に対応可能となる。

プラズマディスプレイの構造には、様々な方式が考案されていたが、近年はＡＣ型プラズマディスプレイが主流となっている。ＡＣ型プラズマディスプレイは、表示電極／誘電体層／保護層／ブラックマトリックス等を形成した前面ガラス基板とアドレス電極／誘電体層／隔壁層／蛍光体層などを形成した背面ガラス基板とを貼り合わせストライプまたは格子状の隔壁で仕切られた放電空間にＨｅ−ＸｅまたはＮｅ−Ｘｅの混合ガスを封入した構造を有している。

フルカラー表示が可能なプラズマディスプレイに必要な赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）（以下ＲＧＢ）の蛍光体層を形成する方法として、特許文献１に示されるように、表面に複数の隔壁層が形成されている背面ガラス基板に、前記基板の隔壁と対面して複数の吐出口を有する口金から蛍光体粉末と有機溶剤、バインダー樹脂、分散剤などを混合して得られた蛍光体ペーストを吐出する方法が提案され、実用化されている。

また、テレビ放送もデジタル放送が一般的となりディスプレイの大型化ともに放送の高規格化も急速に進み、より鮮明で高い解像度を持つＨＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｉｆｉｎｉｔｉｏｎ）、ＨＤよりもさらに高い解像度を持つフルＨＤ規格のディスプレイの需要も高まっている。さらに高解像度の規格であるスーパーＨＤ規格の放送も提案されており、さらに高解像度を備えたディスプレイの開発も必要とされている。

より高精細なディスプレイを製造するためには、高精細な隔壁間に蛍光体層を形成する必要があるが、隔壁層が形成されているガラス基板と、ステンレス鋼に代表される鋼材で製作された複数の吐出口を有する口金はその物性の違いから、装置内の温度変化により、膨張、収縮することで寸法の微小なズレを発生し、隔壁間の最適な位置に蛍光体ペーストを形成するのが困難になってきている。
特開２００７−１７３２４６号公報

従来の、それほど高精細ではないプラズマディスプレイの蛍光体塗布装置においては、装置内部の温度変化による前記ガラス基板および口金の膨張、収縮は前記隔壁と対面した口金の吐出口の相対的な位置にはほとんど影響がなかった。しかし、より隔壁間ピッチの小さい高精細なディスプレイを製造する場合、ガラス基板の隔壁と対面した口金の吐出口の位置関係が、塗布装置内部の温度変化による、ガラス基板および口金が膨張、収縮した際に、ガラス基板および口金の熱膨張率が一致していないために最適化することが困難となる。

また、前記ガラス基板上に形成された隔壁層も隔壁層形成工程における製造条件、周辺温度などの影響による隔壁間ピッチのずれにより、口金の吐出口との相対的な位置関係が最適化できない場合が生じる。さらに、口金製作工程時の吐出口加工の位置ずれなどにより、口金の吐出口との相対的な位置関係が最適化できない場合が生じる。

上述のように、隔壁層を形成したガラス基板と、蛍光体ペーストを吐出する孔を有する口金との相対的な位置関係が最適化できない場合、隔壁間に高精度かつ簡便に蛍光体ペーストを充填することができず、蛍光体を形成することが困難となる。最適化されていない状態で、蛍光体ペーストを吐出した場合には、隔壁上部へ蛍光体が付着し前面板と封着した際に隔壁が欠けて不灯セルが発生する、本来塗布されるべきではない隔壁間へペーストが塗布される（混色）などの不具合が発生する。

本発明の目的は、パターン化された複数の吐出口を有する口金から塗布液を吐出し、表面にパターン化された構造体を有する基板上に塗布することによってパターン化された塗布膜を形成する塗布方法であって、あらかじめ該基板上の構造体のパターンの寸法及び口金の吐出口のパターンの寸法を測定し、またはあらかじめ塗布を行って得られた塗布膜のパターンの寸法と該基板上の構造体パターンの寸法の差を測定し、該測定で得られた該基板上の構造体のパターンの寸法と口金の吐出口のパターンの寸法の差、またはあらかじめ塗布を行って得られた塗布膜のパターンの寸法と該基板上の構造体パターンの寸法の差に基づいて、該基板上の所定の位置に塗布膜が形成されるように該口金および該基板の温度を制御し、塗布を行うことを特徴とする塗布方法によって達成される。

また、本発明の目的は、略一定のピッチを有する複数の吐出口を有する口金から蛍光体粉末および有機成分を含む蛍光体ペーストを吐出し、表面にストライプ状の隔壁を有する基板の主に該隔壁間の部分に塗布してストライプ状の蛍光体ペースト層を形成するプラズマディスプレイ用背面板の製造方法であって、あらかじめ塗布を行って得られたストライプ状の蛍光体ペースト層のピッチと基板上の隔壁のピッチの差を測定し、該ストライプ状の蛍光体ペースト層のピッチと該隔壁のピッチの差に基づいて、該基板上の隔壁間の部分に蛍光体層が形成されるように該口金および該基板の温度を制御し、塗布を行うことを特徴とするプラズマディスプレイ用背面板の製造方法によって達成される。

本発明によって、プラズマディスプレイの蛍光体層を高精細な隔壁間に高精度かつ簡便に形成することができる。

プラズマディスプレイは、前面ガラス基板と背面ガラス基板との間に設けられた放電空間内で対向する電極間にプラズマ放電を発生させ、この放電空間内に封入されているガスから発生する紫外線を放電空間内に形成した蛍光体に照射することにより表示を行うものである。

プラズマディスプレイの背面板用のガラス基板としては、特に限定されるものではないが、通常はソーダガラスや旭硝子社製のＰＤ−２００、日本電気硝子社製のＰＰ−８などの高歪み点硝子を用いたガラス基板が好ましく用いられる。これらのガラスの熱膨張率は８〜９×１０^−６〔／℃〕程度である。

プラズマディスプレイの構成例としては、表示面となる前面板側のガラス基板には、対をなす複数のサスティン電極が形成されている。さらにサスティン電極を被覆してガラスを主成分とする誘電体層が形成され、誘電体層を被覆する酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層が形成されている。

背面板側のガラス基板には、複数のアドレス電極がストライプ状に形成され、アドレス電極を被覆してガラスを主成分とする誘電体層が形成されている。誘電体層上に放電セルを仕切るための隔壁が形成され、隔壁と誘電体層で形成された放電空間内に蛍光体層が形成されている。フルカラー表示が可能なプラズマディスプレイにおいては、蛍光体層は、赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）の各色に発光するものにより構成される。前面板側のガラス基板のサスティン電極と背面板側のアドレス電極が互いに直交するように、前面板と背面板が封着され、熱真空排気の後、前面板と背面板の間隙内にヘリウム、ネオン、キセノンなどから構成される希ガスが封入されプラズマディスプレイが形成される。サスティン電極とアドレス電極の交点を中心として画素セルが形成されるので、プラズマディスプレイは複数の画素セルを有し、形成された複数の画素セルへ紫外線放電の有無を制御することにより画像の表示が可能になる。

背面板に蛍光体を形成する際には、既に形成された隔壁の間に蛍光体ペーストを塗布し、乾燥させることが必要となる。以下に蛍光体層形成の手順と、本発明についての説明を行う。

図１は蛍光体ペーストの塗布方法の一例を示す概略図である。

図１に示したように、既に形成された隔壁４の間の上方に、口金１に具備された蛍光体ペースト吐出口が位置するようにガラス基板３あるいは、口金１を移動させる。口金１から蛍光体ペースト５を吐出しながら、口金１とガラス基板３をガラス基板３上の隔壁４に対して、相対移動させることにより、蛍光体ペースト５を隔壁間に塗布することができる。次に、蛍光体ペースト５を乾燥、焼成することで、隔壁間に蛍光体層を形成することができる。図１の場合、ガラス基板３を固定して口金１を走行させて塗布する方法であるが、口金を固定して基板の方を走行させても良い。あるいは両方を同時に走行させても良い。

図１における口金１の材質としては、特に限定されるものではないが、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４２０、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ６３０などのステンレス鋼が用いられる。これらのステンレス鋼の熱膨張率は１０〜１８^−６〔／℃〕であり、一般的な鋼材の性質として、前記ガラス基板３よりも大きくなる。

図２は、口金１が具備された蛍光体ペースト吐出口７と隔壁層を形成したガラス基板３との位置関係の詳細を図示したものである。また、図３は、図２における口金１を下方から見た状態を図示したものである。吐出口の形状としては、円形、楕円形、長穴形などが用いられる。隔壁間よりも小さな孔径の吐出口７から吐出された蛍光体ペースト５は柱状流となり、隔壁４の間に塗布されることになる。蛍光体ペースト５を塗布する際には、隔壁４の間に吐出口７が位置するように、ガラス基板あるいは口金の位置を制御する必要がある。

塗布装置内部の温度変化に伴い、ガラス基板上に設けられた隔壁と、該基板と対面した口金の吐出口の位置関係が、ガラス基板および口金の熱膨張率が一致していないために最適化できない場合や、ガラス基板上に隔壁を形成する工程における製造条件や周辺温度などの影響によって隔壁と口金の吐出口の位置関係が最適化できない場合、隔壁間ピッチのずれや口金製作工程時の吐出口加工の位置ずれなどにより口金の吐出口との相対的な位置関係が最適化できない場合に、本発明の塗布方法は有効である。

上述のように隔壁と口金の吐出口の位置関係が最適化できない場合であっても、ガラス基板と口金の相対的な位置関係を最適化するために、ガラス基板および、口金に温度制御を行う機構を具備した本発明の塗布装置における実施形態の概略例を図４に図示する。

図４のようにガラス基板を上部に固定しガラス基板の温度調整を行う基板ステージ９、口金の温度調整を行う機構をそれぞれ具備し、基板ステージ上のプラズマディスプレイ背面板８および口金１の温度調整を制御可能とすることで、ガラス基板上の隔壁間距離と、口金の孔径間距離をそれぞれ変化させることが可能となる。

温度調整を行う手段としては、基板ステージ、口金内に定温の熱媒を循環できるような機構を具備し、チラーなどの温度調整装置によって、循環する熱媒の温度を一定にする方法などが挙げられる。

次に、ガラス基板上に蛍光体ペーストを塗布する際に、ガラス基板上に形成された隔壁の寸法あるいはピッチ、および口金の吐出口の寸法あるいはピッチを測定し、または、あらかじめ蛍光体塗布を行って得られた結果から、隔壁の寸法あるいはピッチ、口金の吐出口の寸法あるいはピッチの差を算出する。

算出された結果をもとに、ガラス基板と口金の温度をそれぞれ変化させ、双方あるいはどちらか一方を膨張・収縮させることにより、ガラス基板上の隔壁の寸法あるいはピッチと口金の吐出口の寸法あるいはピッチを変化させ、ガラス基板上の所定の位置に塗布膜が形成されるようにそれぞれの相対的な位置合わせを行う。

次に、口金から蛍光体ペーストを吐出しつつ、口金とガラス基板を相対的に移動させることにより、蛍光体ペーストをガラス基板上の隔壁間の所定の位置に塗布することが可能となる。

ここで、ガラス基板と口金の温度の差は５℃以内となるように制御するのが好ましい。理由として、温度を大きく変化させると、温度変更後の安定までに多大な時間が必要となること、塗布装置内部の温度とガラス基板あるいは口金の温度差が大きくことなることで、装置外雰囲気温度の影響を受け、温度を安定させることが困難になること、ガラス基板あるいは口金の意図せぬ変形が発生することなどが挙げられる。

本発明を実施するための別の形態として、ガラス基板の温度と口金の温度を独立して制御せずにガラス基板と口金の吐出口の相対位置を所定の位置に移動させる方法を以下に記す。

蛍光体塗布装置に装置内の雰囲気温度を制御する機構を具備、あるいは、温度制御装置を１台とし、基板ステージ、口金内に循環させる温度を安定させた触媒を同一のものとした温度制御機能を具備する。上記のように、ガラス基板の熱膨張率は８〜９×１０^−６〔／℃〕、口金の熱膨張率は１０〜１８^−６〔／℃〕であるため、塗布装置内温度を変化させた場合、基板ステージ、口金内に循環させる触媒の温度を変化させた場合に、ガラス基板および口金はそれぞれの熱膨張率に従って膨張、収縮する。

ガラス基板上に蛍光体ペーストを塗布する際に、ガラス基板上に形成された隔壁の寸法あるいはピッチ、および口金の吐出口の寸法あるいはピッチを測定し、または、あらかじめ蛍光体塗布を行って得られた結果から、隔壁の寸法あるいはピッチ、口金の吐出口の寸法あるいはピッチの差を算出する。

算出された結果をもとに、装置内雰囲気温度あるいは口金、ガラス基板の温度を同様に変化させ、口金とガラス基板の熱膨張率差を利用して、隔壁の寸法あるいはピッチ、口金の吐出口の寸法あるいはピッチを最適化する。

次に、口金から蛍光体ペーストを吐出しつつ、口金とガラス基板を相対的に移動させることにより、蛍光体ペーストをガラス基板上の隔壁間の所定の位置に塗布することが可能となる。

ここで、装置内雰囲気温度あるいは口金、ガラス基板の温度変化域は、塗布装置設置環境の±５℃程度の範囲内であることが望ましい。理由として、温度を大きく変化させると、温度変更後の安定までに多大な時間が必要となること、塗布装置外部の温度とガラス基板あるいは口金の温度差が大きくことなることで、装置外雰囲気温度の影響を受け、温度を安定させることが困難になること、ガラス基板あるいは口金の意図せぬ変形が発生することに加えて、装置外部タンクから供給される、蛍光体ペーストの流動特性が変化し、吐出量などの塗布条件に影響を与える可能性があるなどが挙げられる。

図４は本発明における、温度制御機構を具備した基板ステージおよび口金の概略図である。

図４に示したように、蛍光体塗布装置に口金および、基板ステージに温度制御機構を具備し、電極線幅６０〔μｍ〕、電極ピッチ１６０〔μｍ〕、誘電体厚み１０〔μｍ〕、隔壁線幅５０〔μｍ〕、隔壁ピッチ１６０〔μｍ〕、画素数をＲＧＢ各色１９２０ヶにて隔壁工程までの背面板を製造した。この際、隔壁の寸法は本来は９２１．６００〔ｍｍ〕が狙い値であるが、上述した隔壁製造工程における誤差成分により、隔壁の寸法は装置内雰囲気温度において９２１．５７０〔ｍｍ〕であった。これにより隔壁ピッチの平均値は、１５９．９９５〔μｍ〕であった。

使用したガラス基板は熱膨張率８×１０^−６〔／℃〕のものを使用した。

次に蛍光体ペーストを塗布する口金をを吐出口径９０〔μｍ〕、吐出口ピッチ４８０〔μｍ〕、吐出口数１９２０穴にて製作した。吐出口ピッチはＲＧＢを塗り分けるため、隔壁ピッチの３倍したものが狙い値となる。この際、吐出口ピッチは装置内雰囲気温度において４８０．００〔μｍ〕と狙い値どおりに製造されていた。また、口金はＳＵＳ４０３で製作されており、熱膨張率は１０×１０^−６〔／℃〕である。

上述の隔壁が形成された背面板に従来通り蛍光体ペーストを塗布すると、ガラス基板中心部の隔壁間と口金の吐出口の位置関係を図５に示すように最適化した場合には、左右端の隔壁間と口金の吐出口の位置関係は片側１５．０〔μｍ〕程度口金が隔壁間の中央部から外側にずれる。

図６は上述の隔壁間と吐出口の位置関係が最適化されていない状態を示す。吐出されたペーストが図６のようにガラス基板左端に形成された隔壁の右側上部に乗り上げた状態で塗布される。また、ガラス基板右端も同様に隔壁の左側上部に乗り上げた状態で塗布されることとなる。さらに隔壁と口金の寸法の差が大きくなると、本来塗布すべきではない隔壁間に蛍光体ペーストが流れ込むことも懸念される。

これに対して本発明により、図６のような蛍光体ペーストの隔壁上部への乗り上げを防ぐために、基板ステージの温度を装置内雰囲気温度に対して、４．０〔℃〕上昇させた。また、口金の温度は装置内雰囲気温度の状態を維持した。隔壁が形成されている領域のガラス基板の熱膨張により、ガラス基板上に形成されている隔壁寸法が２９．４〔μｍ〕拡大した。これにより、隔壁の寸法は９２１．５９９４〔ｍｍ〕となった。

隔壁寸法と、口金寸法のずれは温度制御前の３０．００００〔μｍ〕から０．６〔μｍ〕となりガラス基板左右端においても隔壁間と吐出口の位置関係のずれを０．３〔μｍ〕にすることが可能となった。これによりガラス基板全域において隔壁間と口金の吐出口の位置関係がほぼ最適化され、図５に示されるように蛍光体ペーストが隔壁上部へ乗り上げることなく塗布が可能となり、良好な蛍光体膜が形成された。

蛍光体ペーストの塗布方法の一例を示す概略図である。 ガラス基板と、口金の位置関係の詳細を示す概略図である。 口金を下方から見た場合の概略図である。 本発明における、温度制御機構を具備した基板ステージおよび口金の概略図である。 実施例における隔壁間と吐出口の位置関係が最適化された状態を示す概略図である。 実施例における隔壁間と吐出口の位置関係が最適化されていない状態を示す概略図である。

符号の説明

１ 口金
２ 誘電体層
３ ガラス基板
４ 隔壁
５ 蛍光体ペースト
６ 電極
７ ペースト吐出口
８ プラズマディスプレイ背面板
９ 基板ステージ

Claims (4)

1. パターン化された複数の吐出口を有する口金から塗布液を吐出し、表面にパターン化された構造体を有する基板上に塗布することによってパターン化された塗布膜を形成する塗布方法であって、あらかじめ該基板上の構造体のパターンの寸法及び口金の吐出口のパターンの寸法を測定し、またはあらかじめ塗布を行って得られた塗布膜のパターンの寸法と該基板上の構造体パターンの寸法の差を測定し、該測定で得られた該基板上の構造体のパターンの寸法と口金の吐出口のパターンの寸法の差、またはあらかじめ塗布を行って得られた塗布膜のパターンの寸法と該基板上の構造体パターンの寸法の差に基づいて、該基板上の所定の位置に塗布膜が形成されるように該口金および該基板の温度を制御し、塗布を行うことを特徴とする塗布方法。
2. 前記口金の温度と前記基板の温度の差が５℃以内となるような範囲で該口金の温度と該基板の温度を制御する請求項１記載の塗布方法。
3. 略一定のピッチを有する複数の吐出口を有する口金から蛍光体粉末および有機成分を含む蛍光体ペーストを吐出し、表面にストライプ状の隔壁を有する基板の主に該隔壁間の部分に塗布してストライプ状の蛍光体ペースト層を形成するプラズマディスプレイ用背面板の製造方法であって、あらかじめ塗布を行って得られたストライプ状の蛍光体ペースト層のピッチと基板上の隔壁のピッチの差を測定し、該ストライプ状の蛍光体ペースト層のピッチと該隔壁のピッチの差に基づいて、該基板上の隔壁間の部分に蛍光体層が形成されるように該口金および該基板の温度を制御し、塗布を行うことを特徴とするプラズマディスプレイ用背面板の製造方法。
4. 該口金の温度と該基板の温度の差が５℃以内となるような範囲で該口金の温度と該基板の温度を制御する請求項３記載のプラズマディスプレイ用背面板の製造方法。

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